CC BY
41
дигиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96
Оригинальная статья
Профилактическая токсикология и гигиеническое
нормирование
О ЛАНИН Д.В., ЛЕБЕДЕВА Т.М., 2016 УДК 614.7:616-053.2
Ланин Д.В.12, Лебедева Т.М.3
ВОЗДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ НА ФУНКЦИИ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ У ДЕТЕЙ
'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь; 2ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 614990, Пермь; 3ГБОУ ВПО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России, 614990, Пермь
У детей при аэротехногенном воздействии фенола, метанола и формальдегида данные вещества идентифицируются в крови в значимо больших концентрациях, чем в неэкспонированной группе. Найдена активация механизмов естественного (фагоцитарной активности) и угнетение маркеров приобретенного иммунитета (снижение относительных показателей содержания Т-лимфоцитов (CD3+) и их субпопуляций (CD4+ и CD8+-лимфоцитов). Из маркеров нейроэндокринной регуляции доказано значимое снижение кортизола.
Ключевые слова: химические факторы среды обитания; иммунная и нейроэндокринная системы.
Для цитирования: Ланин Д.В., Лебедева Т.М. Воздействие химических факторов среды обитания на функции и взаимосвязи регуляторных систем у детей. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 94-96. DOl: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96.
Lanin D.V.12, Lebedeva T.M.3
THE INFLUENCE OF CHEMICAL ENVIRONMENTAL FACTORS ON FUNCTIONS AND INTERRELATIONSHIPS OF REGULATORY SYSTEMS IN CHILDREN
1Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, Russian Federation, 614045; 2Perm State National Research University, Perm, Russian Federation, 614990; 3Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner, Perm, Russian Federation, 614000
In children under aerotechnogenic impact ofphenol, methanol and formaldehyde, these substances are identified in the blood in significantly higher concentrations than in the unexposed group. There was found the activation of the mechanisms of the innate immunity (phagocytic activity) and inhibition of markers of the acquired immunity (reduction of relative indices of the content of T-lymphocytes (CD3+) and their subsets (CD4+- and CD8+-lymphocytes). Out of the markers of neuroendocrine regulation there was proved the significant decline of cortisol. Under the impact of anthropogenic chemical environmental factors there are occurred rearrangement and the transformation of interactions within the neuroendocrine and immune systems, as well as "early", not manifested yet in the nature of specific nosological forms, but over time having the possibility to lead to the shaping of various pathology changes in the neuroendocrine regulation of the immune system.
Keywords: chemical environmental factors; immune and neuroendocrine systems.
For citation: Lanin D.V., Lebedeva T.M. The influence of chemical environmental factors on functions and interrelationships of regulatory
systems in children. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(1): 94-96. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-99002016-95-1-94-96.
For correspondence: Dmitry V. Lanin, E-mail: [email protected] Received 22.06.15
Одним из ключевых вызовов устойчивому развитию России на долгосрочную перспективу является загрязнение окружающей среды. Сегодня 56,3 млн человек (55% городского населения страны) проживают в городах с высоким уровнем загрязнения. Весомый вклад в это загрязнение вносят химические факторы [1, 2]. Проживание и работа в условиях повышенной экспозиции химических веществ и соединений является фактором риска изменений и нарушений регуляторных и адаптивных систем (иммунной и нейроэндокринной) [2-4]. Однако вопросы гигиенической оценки системных регуляторных нарушений, связанных с воздействием внешнесредовых химических факторов риска, до настоящего времени полностью не решены, в
Для корреспонденции: Ланин Дмитрий Владимирович, д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории иммунологии и аллергологии, профессор кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 614990, Пермь, E-mail: [email protected]
том числе и в связи с недостаточно изученными регуляторными функциями иммунной и нейроэндокринной систем. Указанные системы оказывают взаимные регуляторные влияния [5, 6] и выступают соучастниками в адаптации организма к внешнесре-довым факторам риска, в том числе и химической природы [3, 4]. При этом воздействие данных факторов может приводить к срыву адаптационных механизмов и нарушению взаимосвязей между регуляторными системами, что в наибольшей степени проявляется у детей [2, 7].
Таким образом, цель работы - дать характеристику воздействия химических факторов среды обитания на функции регу-ляторных систем у детей, проживающих в условиях экспозиции техногенных химических факторов.
Материалы и методы
В качестве объектов исследования среди детского населения выбраны 494 ребенка в возрасте 3-6 лет (из них девочек 49%, мальчиков 51%), посещающие детские дошкольные учреждения, из них 270 детей, проживающие в г. Губаха (территория
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96
Пермского края с техногенной химической нагрузкой, экспонированная группа). Неэкспонированную группу составили 224 ребенка, проживающие на территории Пермского края с удовлетворительной санитарно-гигиенической ситуацией. Все обследования проводили с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Рекомендации для врачей, занимающихся биомедицинскими исследованиями с участием людей».
Оценку качества атмосферного воздуха проводили по данным собственных мониторинговых и натурных наблюдений ГУ «Пермский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» и Роспотребнадзора по Пермскому краю. Информация обобщена в соответствии с ГН 2.1.6.1338-03 [8]. Оценку содержания химических факторов в крови проводили методом капиллярной газовой хроматографии на хроматографе Кристалл 2000 [9-11] с учетом экспозиции загрязняющих веществ и соединений. Исследование иммунного статуса включало: CD-фенотипирование, определение относительного и абсолютного числа CD3+-, CD3+CD4+-, CD3+CD8+-, CD19+-, CD16+56+-лимфоцитов при помощи цитофлюориметра FACSCalibur с помощью коммерческих наборов («Becton Dickinson», США); определение фагоцитарной активности лейкоцитов с использованием в качестве объектов фагоцитоза формалинизированных эритроцитов барана, концентрации иммуноглобулинов (Ig) A, G, M методом радиальной иммунодиффузии по Манчини. Концентрации IgE и фактора некроза опухали-а (TNFa) определяли с помощью тест-систем для ИФА («Вектор-Бест», РФ; «Хема-Медика», РФ). С целью маркирования изменений регуляторных систем определяли содержание в сыворотке крови кортизола, тиреотропного гормона (ТТГ), Т4 свободного, серотонина (тест-системы ИФА «Хема-Медика», РФ; «IBL» и «DRG Diagnostics», Германия). Оценку показателей системы крови (форменные элементы, гемоглобин) проводили на гематологическом анализаторе Coulter Ac T 5 diff, Beckman Coulter, США. Для идентификации изменений биохимических параметров проводили определение малонового диальдегида и антиоксидантной активности плазмы по реакции с тиобарбитуровой кислотой, щелочной фосфатазы, аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатамино-трансферазы (АсАТ), гамма-глутамилтрансферазы (Y-ГТ), альбумина, глюкозы, холестерина общего и липопротеидов высокой и низкой плотности, а также триглицеридов на автоматическом биохимическом анализаторе Konelab 20 «Thermo Fisher», Финляндия.
Статистическая обработка материала. Рассчитывали значение средней арифметической и ее стандартной ошибки (M ± m). Статистическую достоверность различий оценивали по непарному f-критерию Стьюдента.
Результаты и обсуждение
Как показывает гигиеническая оценка состояния атмосферного воздуха при мониторинговых наблюдениях на стационарных постах в г. Губахе, концентрации целого ряда химических факторов и загрязняющих компонентов систематически превышают гигиенические нормативы: пыль до 1,8 ПДКсс., формальдегид до 2,06 ПДКсс.. Максимальные из разовых концентраций за этот же период регистрировали по пыли: до 4,5 ПДКм.р., диоксиду азота до 2,8 ПДКмр., фенолу до 6,7 ПДКмр., формальдегиду до 1,2 ПДКмр.. В ходе собственных инструментальных исследований установлено, что максимальные разовые концентрации метанола составляли 0,059 ПДК (0,059 мг/м3). Средние суточные концентрации - от 0,01 до 0,012 ПДК. Регистрировали значительные превышения гигиенических нормативов по фенолу (максимальные из разовых концентраций 10,0 ПДК (штиль); среднесуточные концентрации 3,5 ПДК). Содержание формальдегида на изучаемой территории превышало гигиенические нормативы в 3% отобранных проб атмосферного воздуха. Максимальные разовые концентрации формальдегида в атмосфере составили 1,8 ПДК (штиль); 1,9 ПДК (ветер северо-восточный). Таким образом, в ат-
Original article
Таблица 1
Содержание химических веществ и соединений в крови у детей групп контроля и наблюдения (в мкг/см3, p < 0,05)
Химическое соединение Экспонированная группа Группа без экспозиции
Метиловый спирт 0,57 ± 0,11 0,436 ± 0,068
Фенол 0,05 ± 0,006 0,01 ± 0,001
Формальдегид 0,01 ± 0,001 0,005 ± 0,001
мосферном воздухе на территории г Губаха регистрируют превышение гигиенических нормативов ряда химических веществ и соединений, что свидетельствует о возможном влиянии загрязнения на здоровье населения, в частности проживающих на этой территории детей.
При оценке уровня содержания токсичных соединений в крови установлено, что у детей экспонированной группы идентифицируют повышенный уровень метилового спирта и формальдегида, а также определяют высокий уровень фенола по сравнению с детьми без экспозиции (табл. 1). При этом необходимо отметить, что содержание в крови фенола в 5, а формальдегида в 2 раза выше у детей экспонированной группы. Таким образом, на данной территории имеется превышение гигиенических нормативов по содержанию в атмосферном воздухе фенола и формальдегида с идентификацией в крови детей, проживающих на данной территории, повышенных концентраций этих соединений и метилового спирта.
При анализе маркеров эффекта со стороны регуляторных систем у детей, проживающих в условиях экспозиции метилового спирта, фенола и формальдегида найдены значительные изменения со стороны про- и антиоксидантной активности. Так, в экспонированной группе выявлено значительное повышение
Таблица 2
Показатели иммунологических и нейроэндокринных маркеров у детей групп контроля и наблюдения
Показатель Группа без экс- Экспонированная Р
позиции группа
Лейкоциты, •Ю'/дм3 6,31 ± 0,29 6,9 ± 0,24 0,0022
IgG, г/дм3 10,11 ± 0,39 10,33 ± 0,2 0,4601
^М, г/дм3 1,24 ± 0,05 1,24 ± 0,03 0,8402
^А, г/дм3 1,31 ± 0,13 1,22 ± 0,04 0,0044
^Е общий, МЕ/см3 51,1 ± 9,91 137,43 ± 21,96 0,0000
Абсолютный фагоцитоз, 109/дм3 2,3 ± 0,29 2,55 ± 0,15 0,0124
Процент фагоцитоза 59,71 ± 2,99 61,17 ± 1,2 0,1772
Фагоцитарное число, усл. ед. 1,1 ± 0,06 1,11 ± 0,03 0,7027
Фагоцитарный индекс, усл. ед. 1,89 ± 0,05 1,8 ± 0,03 0,1004
CD3+-лимфоциты, отн., % 72,58 ± 1,49 67,08 ± 3 0,0006
CD3+-лимфоциты, абс, 109/дм3 1,83 ± 0,12 1,71 ± 0,16 0,2542
CD3+CD4+-лимфоциты, отн., % 40,6 ± 1,98 36,33 ± 2,69 0,0118
CD3+CD4+-лимфоциты, абс., 109/дм3 1,02 ± 0,09 0,93 ± 0,1 0,1932
CD3+CD8+-лимфоциты, отн., % 26,31 ± 1,37 23,96 ± 1,85 0,0401
CD3+CD8+-лимфоциты, абс., 109/дм3 0,69 ± 0,07 0,61 ± 0,08 0,2667
CD19+-лимфоциты, отн., % 13,8 ± 1,01 14,79 ± 1,59 0,3002
CD19+-лимфоциты, абс., 109/дм3 0,35 ± 0,04 0,38 ± 0,05 0,3698
CD16+56+-лимфоциты, отн., % 11,6 ± 1,51 10,13 ± 2,2 0,3746
CD16+56+-лимфоциты, абс., 109/дм3 0,29 ± 0,04 0,25 ± 0,05 0,3198
TNFa, пг/см3 2,33 ± 0,31 0,42 ± 0,18 0,0039
ТТГ, мкМЕ/см3 1,7 ± 0,2 1,67 ± 0,45 0,6971
Т4 свободный, пмоль/дм3 15,6 ± 0,8 16,1 ± 1,43 0,6391
Кортизол, нмоль/см3 365,3 ± 47,2 318,12 ± 23,98 0,0462
гиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96_
Оригинальная статья
концентрации маркеров прооксидантной активности - малонового диальдегида (группа с экспозицией - 3,13 ± 0,09, без экспозиции 2,45 ± 0,13 мкмоль/см3; p < 0,0001) и гидроперекиси липидов (группа с экспозицией - 376,9 ± 16,4, без экспозиции 327,8 ± 14,2 мкмоль/дм3; p <0,0001) при одновременном снижении интегрального показателя антиоксидативной активности плазмы (группа с экспозицией 38,6 ± 1,02, без экспозиции 41,3 ± 1,95 у. е.; p = 0,02). Выявлены изменения, характеризующие напряженность печеночной функции и маркеров цитоли-тической активности. Так, имеются разнонаправленные изменения общего билирубина в виде снижения (группа с экспозицией 7,15 ± 0,36; без экспозиции 9,65 ± 1,14 мкмоль/дм3; p < 0,0001) и прямого билирубина в виде увеличения (группа с экспозицией 3,25 ± 0,1; без экспозиции 2,88 ± 0,25 мкмоль/дм3; p < 0,0001), снижение концентрации щелочной фосфатазы (группа с экспозицией 284,16 ± 7,45; без экспозиции 318,56 ± 17,66, E/дм3; p = 0,0004) и АлАТ (группа с экспозицией 14,17 ± 0,61; без экспозиции 17,78 ± 2,04, E/дм3; p = 0,0009).
Анализ изменений адаптивных систем позволяет выявить нарушения как со стороны врожденного, так и адаптивного иммунитета (табл. 2). В экспонированной группе установлена активация фагоцитарной активности (повышен абсолютный фагоцитоз), а также снижение провоспалительного цитокина TNFa и увеличение общего содержания лейкоцитов. Имеется снижение относительных показателей содержания Т-лимфоцитов (СБ3+-лимфоцитов), а также их субпопуляций Th- (CD4+) и ци-тотоксических (CD8+) лимфоцитов. Также имеется тенденция к снижению сывороточного IgA. Из маркеров нейроэндокринной системы в группе наблюдения выявлено значимое снижение концентрации стрессового гормона кортизола в сравнении с данным показателем у детей группы без экспозиции.
Заключение
У детей в условиях воздействия метилового спирта, фенола и формальдегида наблюдается активация прооксидантных механизмов с одновременным снижением противооксидантной активности, а также усиление механизмов естественного и угнетение приобретенного иммунитета. На этом фоне происходят изменения нейроэндокринной и иммунной регуляции, выражающиеся в активации фагоцитарной активности и снижении концентрации провоспалительного цитокина TNFa, относительных показателей содержания Т-лимфоцитов (CD3+-лимфоцитов), а также их субпопуляций Th- (CD4+) и цитотоксических (CD8+) лимфоцитов. В экспонированной группе имеется тенденция к снижению сывороточного IgA. Из маркеров нейроэндокринной системы в группе наблюдения выявлено значимое снижение концентрации стрессового гормона кортизола в сравнении с данным показателем у детей группы без экспозиции.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Иссследование не имело спонсорской поддержки.
Литература (п.п. 4, 5 см. References)
1. Рахманин Ю.А., Новиков С.М., Румянцев Г.И. Пути совершенствования методологии оценки риска здоровью от воздействия факторов окружающей среды. Гигиена и санитария. 2006; 2: 3-5.
2. Зайцева Н.В., Устинова О.Ю., Аминова А.И. Гигиенические аспекты нарушения здоровья детей при воздействии химических факторов среды обитания. Пермь: Книжный формат; 2011.
3. Ланин Д.В. Анализ корегуляции иммунной и нейроэндо-кринной систем в условиях воздействия факторов риска. Анализриска здоровью. 2013; 1: 73-81.
6. Ланин Д.В., Зайцева Н.В., Долгих О.В. Нейроэндокринные механизмы регуляции функций иммунной системы. Успехи современной биологии. 2011; 131 (2): 122-34.
7. Михайленко А.А., Черешнев В.А., Майоров Р.В. Основные нейроиммунологические особенности часто болеющих детей. Врач-аспирант. 2012; 50(1): 17-21.
8. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Available at: http://snipov.net/c_4655_ snip_106868.html.
9. МУК 4.1.2108-06. Определение массовой концентрации фенола в биосредах (кровь) газохроматографическим методом. Available at: http://www.bestpravo.ru/rossijskoje/ys-dokumenty/ n0k.htm.
10. МУК 4.1.770-99. Количественное определение формальдегида в крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Available at: http://rudoctor.net/medicine2009/bz-ww/med-omgua.htm.
11. МУК 4.1.772-99. Газохроматографическое определение концентраций метилового, этилового, изопропилового, пропилового, изобутилового и бутилового спиртов в крови. Available at: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online. cgi?req=doc;base=EXP;n=403825.
References
1. Rakhmanin Yu.A., Novikov S.M., Rumyantsev G.I. Ways of improving the methodology of the risk of environmental factors to human health. Gigiena i sanitariya. 2006; 2: 3-5. (in Russian)
2. Zaitseva N.V., Ustinova O.Yu., Aminova A.I. Hygienic aspects of health disorders in children exposed to chemical environmental factors [Gigienicheskie aspekty narusheniya zdorov'ya detey pri vozdeystvii khimicheskikh faktorov sredy obitaniya]. Perm': Knizhnyy format; 2011. (in Russian)
3. Lanin D.V. The analysis of immune and neuroendocrine systems co-regulation in conditions of risk factor exposure. Analiz riska zdorov'yu. 2013; 1: 73-81. (in Russian)
4. Zaitseva N.V., Kiryanov D.A., Lanin D.V., Chigvintsev V.M. A mathematical model of the immune and neuroendocrine systems mutual regulation under the technogenic chemical factors impact. Comput. Math. Methods Med. 2014. Available at: http://dx.doi. org/10.1155/2014/492489.
5. Smith E.M. Neuropeptides as signal molecules in common with leukocytes and the hypothalamic-pituitary-adrenal axis. Brain Behav. Immun. 2008; 22(1): 3-14.
6. Lanin D.V., Zaytseva N.V., Dolgikh O.V. Neuroendocrine mechanisms of the immune system regulation. Uspekhi sovremennoy biologii. 2011; 131(2): 122-34. (in Russian)
7. Mikhaylenko A.A., Chereshnev V.A., Mayorov R.V. The major neuro-immunological peculiarities of children frequently being diseased. Vrach-aspirant. 2012; 50(1): 17-21. (in Russian)
8. HS (Hygienic standards) 2.1.6.1338-03. Maximum permissible pollutant concentrations in the ambient atmosphere of populated areas. Available at: http://snipov.net/c_4655_snip_106868.html. (in Russian)
9. MG (Methodological Guidelines) 4.1.2108-06. The determination of phenol mass concentrations in bio-samples (blood) using gas chromatography. Available at: http://www. bestpravo.ru/rossijskoje/ys-dokumenty/n0k.htm. (in Russian)
10. MG (Methodological Guidelines) 4.1.770-99. Quantitative determination of formaldehyde in blood by high performance liquid chromatography. Available at: http://www.bestpravo.ru/ rossijskoje/so-instrukcii/g4v.htm. (in Russian)
11. MG (Methodological Guidelines) 4.1.772-99. Gas chromatographic determination of the concentration of methyl, ethyl, isopropyl, propyl, butyl and isobutyl alcohol in blood. Available at: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online. cgi?req=doc;base=EXP;n=403825. (in Russian)
Поступила 22.06.15
